Sıkılama Malzemesi Seçiminin Patlatma Performansına Etkisi: Taş Tozu ile Taş Tozu-Mıcır Karışımının Karşılaştırmalı Analizi

Öz

Patlatma uygulamalarında, zaman kısıtı veya özensizlik nedeniyle sıkılama genellikle yetersiz kalmakta ve uygun malzeme seçiminde belirsizlikler yaşanmaktadır. Mevcut literatür, yaygın olarak kullanılan taş tozu ve taş tozu-mıcır karışımının performansını kapsamlı ve karşılaştırmalı bir şekilde inceleyen çalışmalar açısından sınırlıdır. Bu bağlamda, bu çalışmanın temel amacı, söz konusu malzemelerin hem parçalanma performansı hem de titreşim/hava şoku gibi çevresel etkiler üzerindeki rolünü sistematik bir saha çalışması ile araştırmaktır. Elde edilen bulgular, taş tozu-mıcır karışımının, gaz kaçağını minimize etmede, enerji verimliliği sağlamada ve parçalanma performansını artırmada taş tozuna kıyasla belirgin bir üstünlük sergilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, titreşim ve hava şoku yayılımında daha kontrollü ve öngörülebilir bir davranış paterni oluşturduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Delme ve Patlatma
• Sıkılama Malzemesi
• Patlatma Kaynaklı Çevresel Etkiler
• Patlatma ile Kaya Parçalanması

The Effect of Stemming Material Selection on Blasting Performance: A Comparative Analysis of Pure Stone Dust and Stone Dust-Gravel Mixture

Öz

In blasting applications, stemming is often neglected or performed inadequately, leading to uncertainties in optimal material selection. While stone dust and stone dust-gravel mixtures are commonly used, a comprehensive, field-based comparison of their performance is lacking in the literature. This study systematically investigates the role of these two materials on both fragmentation performance and environmental effects through a secondary analysis of extensive field data from 10 quarries. The findings demonstrate that the stone dust-gravel mixture exhibits distinct superiority over pure stone dust in minimizing gas leakage, providing energy efficiency, and enhancing fragmentation performance. Furthermore, the mixture resulted in a more controlled and predictable behavior pattern in the propagation of ground vibration and air overpressure.

Anahtar Kelimeler

• Drilling and Blasting
• Stemming Material
• Blast-Induced Environmental Effects
• Rock Fragmentation by Blasting

Kaynakça

1. 1. Kalaycı Şahinoğlu, Ü. (2024). Patlatma sonucu meydana gelen hava şoku ve partikül madde yayılımı arasındaki ilişkinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(3), 831-837.
2. 2. Kadem, B. ve Karadoğan, A. (2025). Basamak patlatma tasarımı ve analizi yapabilen bir mobil uygulama yazılımının geliştirilmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 40(3), 725-741.
3. 3. Shi, X., Zhang, Z., Qiu, X. & Luo, Z. (2023). Experiment study of stemming length and stemming material impact on rock fragmentation and dynamic strain. Sustainability, 15, 13024.
4. 4. Peng, J., Zhang, F., Du, C. & Yang, X. (2020). Effects of confining pressure on crater blasting in rock-like materials under electric explosion load. International Journal of Impact Engineering, 139, 103534.
5. 5. Sanchidrián, J.A., Segarra, P. & López, L.M. (2007). Energy components in rock blasting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 44, 130-147.
6. 6. Ouchterlony, F., Nyberg, U., Olsson, M., Bergqvist, I., Granlund, L. & Grind, H. (2004). Where does the explosive energy in rock blasting rounds go? Science and Technology of Energetic Materials, 65, 53-64.
7. 7. Cevizci, H. (2010). Açık ocak patlatmalarında sıkılama parametresinin patlatma verimliliğine etkisi. Yüksek lisans tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
8. 8. Boshoff, D. & Webber-Youngman, R.C.W. (2011). Testing stemming performance, possible or not? Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 111, 871-874.

9. 9. Snelling, W. & Hall, C. (1912). The effects of stemming on the efficiency of explosives. USBM-TP, 17, 1-20.
10. 10. Choudhary, B.S. & Agrawal, A. (2022). Minimization of blast-induced hazards and efficient utilization of blast energy by implementing a novel stemming plug system for eco-friendly blasting in open pit mines. Natural Resources Research, 31, 3393-3410.
11. 11. Sari, M., Ghasemi, E. & Ataei, M. (2014). Stochastic modeling approach for the evaluation of backbreak due to blasting operations in open pit mines. Rock Mechanics and Rock Engineering, 47, 771-783.
12. 12. Zhang, Z., Hou, D., Guo, Z. & He, Z. (2020). Laboratory experiment of stemming impact on rock fragmentation by a high explosive. Tunnelling and Underground Space Technology, 97, 103257.
13. 13. Fourney, W.L., Barker, D.B. & Holloway, D.C. (1981). Model studies of explosive well stimulation techniques. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 18, 113-127.
14. 14. Choudhary, B.S. & Rai, P. (2013). Stemming plug and its effect on fragmentation and muckpile shape parameters. International Journal of Mining and Mineral Engineering, 4, 296-311.
15. 15. Prasad, S., Choudhary, B.S. & Mishra, A.K. (2017). Effect of stemming to burden ratio and powder factor on blast induced rock fragmentation-A case study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 225, 012191.
16. 16. Shahrin, M.I., Abdullah, R.A., Jeon, S., Jeon, B., Sa’ari, R. & Alel, M.N.A. (2019). Numerical simulation on the effect of stemming to burden ratio on rock fragmentation by blasting. In Proceedings of the International Symposium on Rock Engineering for Innovative Future, Okinawa, Japan, 1-4.
17. 17. Chen, M., Ye, Z., Wei, D., Lu, W. & Yan, P. (2021). The movement process and length optimization of deep-hole blasting stemming structure. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 146, 104836.
18. 18. Cevizci, H. & Özkahraman, H.T. (2012). The effect of blast hole stemming length to rockpile fragmentation at limestone quarries. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 53, 32-35.
19. 19. Mpofu, M., Ngobese, S., Maphalala, B., Roberts, D. & Khan, S. (2021). The influence of stemming practice on ground vibration and air blast. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 121, 1-10.
20. 20. Oates, T.E. & Spiteri, W. (2021). Stemming and best practice in the mining industry: A literature review. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 121, 1-11.
21. 21. Cevizci, H. (2012). A newly developed plaster stemming method for blasting. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 112(8), 1071-1078.
22. 22. Kojovic, T. (2005). Influence of aggregate stemming in blasting on the SAG mill performance. Minerals Engineering, 18, 1398-1404.
23. 23. Cevizci, H. (2013). A new stemming application for blasting: A case study. Rem: Revista Escola de Minas, 66(4), 513-519.
24. 24. Cevizci, H. (2014). Fragmentation, cost and environmental effects of plaster stemming method for blasting at a basalt quarry. Archives of Mining Sciences, 59, 835-846.
25. 25. Cevizci, H. (2019). Comparison of the efficiency of plaster stemming and drill cuttings stemming by numerical simulation. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 119, 465-470.
26. 26. Cevizci, H. & Sürücüoğlu, H. (2021). Alçı sıkılama yöntemi için arazide uygulama kolaylığının araştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(1), 36-43.
27. 27. Sharma, S.K. & Rai, P. (2015). Investigation of crushed aggregate as stemming material in bench blasting: A case study. Geotechnical and Geological Engineering, 33, 1449-1463.
28. 28. Zhang, Z., Qiao, Y., Chi, L. & Hou, D. (2021). Experimental study of rock fragmentation under different stemming conditions in model blasting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 143, 104797.
29. 29. Zhang, Z. (2016). Rock fracture and blasting: Theory and applications. Butterworth-Heinemann/Elsevier, Oxford, UK.
30. 30. Zhang, Z., Gong, F., Kozlovskaya, E. & Aladejare, A. (2023). Characteristic impedance and its applications to rock and mining engineering. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56, 3139-3158.
31. 31. Arslan, A., Mutlu, H.E., Odabaşı, T.C. ve Özyurt, M.C. (2024). Trakya Bölgesinde gerçekleştirilen patlatmalı kazı çalışmalarının verimlilik açısından değerlendirilmesi. TÜBİTAK 2209A Projesi.
32. 32. Ozyurt, M.C., Karadogan, A., Kalayci Sahinoglu, U., Ozer, U., Mutlu, H.E. & Odabasi, T.C. (2025). Establishment of a novel fragmentation prediction model incorporating rock’s response time to blasting. Applied Sciences, 15, 9447.
33. 33. Yurtsever, A. (1996). 1/200.000 scale exploratory Thrace geological map promotion report. MTA Genel Müdürlüğü, İstanbul.
34. 34. Guler, O. & İskân, B. (2021). Kırklareli province – Vize district – Evrencik village, TRAÇİM Çimento San. ve Tic. A.Ş. Vize Cement Factory geological and hydrogeological research of mining license areas (IR 64145, IR 20062296, IR 20062297, IR 20062298) and their surroundings (Teknik Rapor).
35. 35. Keskin, C. (1971). Geology of the Pınarhisar area. Türkiye Jeoloji Bülteni, 14(1), 31-83.
36. 36. Uçankuş, T., Koyuncu, F.T., Göveli, A., Büyüktanir, S.A., Taştan, F. ve Dursun, K. (2014). Limak Batı Çimento San. ve Tic. A.Ş. kalker ocağı, ruhsat no: 200901722, nihai ÇED raporu. Ankatek Çevre Mad. Mühendislik Ltd. Şti., Ankara.
37. 37. Atalık, E. (1987). Thrace Basin Soğucak Formation sedimentary environments and microfacies analysis (Yayımlanmamış teknik rapor No: 2305). TPAO Arama Grubu Arşivi.
38. 38. Atalık, E. (1992). Depositional systems of the Osmancık Formation in the Thrace basin. Doktora tezi. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
39. 39. Celikkurt, K.C. (2020). The sedimentology of coal and uranium bearing sequences in the Saray and Vize area. Yüksek lisans tezi. İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
40. 40. Uz, B. (2007). Study and evaluation report of the geological/structural, mineralogical-petrographical and physico-mechanical properties of the crushed stone quarry of Akdağlar Madencilik A.Ş. located in Ayazağa Village Cendere Locality. İstanbul Teknik Üniversitesi Maden Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İstanbul.
41. 41. Langefors, U. & Kihlström, B. (1962). The modern technique of rock blasting (2nd ed.). John Wiley & Sons, New York.
42. 42. Olofsson, S.O. (1988). Applied explosives technology for construction and mining (2nd ed.). Applex, Arla, Sweden.
43. 43. Jimeno, C.L., Jimeno, E.L. & Carcedo, F.J.A. (1995). Drilling and blasting of rock. A.A. Balkema, Rotterdam.